액정을 주입한 광자결절광섬유의 온도변화에 따른 파장 스위칭

전민용,김종현,Jeon, Min-Yong,Kim, Jong-Hyun 한국광학회 2007 한국광학회지 Vol.18 No.2

본 연구에서는 클래딩 영역에 주기적인 공기층이 있는 광자 결정 광섬유에 액정을 주입하고, 온도를 변화시켜 주면서 빛의 투과 스펙트럼의 변화를 측정하였다. 액정을 주입한 광섬유는 특정 온도에서 특정 파장에 대해 여러 가지 투과특성을 얻어 낼 수 있었다. 광섬유에 가해주는 온도에 따라서 투과하는 광 신호를 약 $10\sim15dB$ 정도 최소화 할 수 있었는데, 이를 이용하면 특정 파장 대역에서 광 신호를 소광시킬 수 있는 광 스위칭 소자에 응용 가능할 것이다. We have measured the optical spectra while varying the temperature of photonic crystal fibers (PCFs) with periodic air holes in the cladding. These are liquid crystal infiltrated fibers. For the liquid crystal infiltrated PCFs, we obtained the transmission of several wavelengths at specific temperatures. The transmission power could be reduced by about $10\sim15dB$ by varying the applied temperature in the liquid crystal PCF. We expect that it is applicable as a wavelength switching device in the specific wavelength band.

DFB 반사기가 집적된 다중전극 레이저 다이오드를 이용한 RZ 및 NRZ 데이터 신호의 광클럭 재생

전민용,임영안,김동철,심은덕,김성복,박경현,이대수,Jeon, Min-Yong,Leem, Young-Ahn,Kim, Dong-Churl,Sim, Eun-Deok,Kim, Sung-Bock,Park, Kyung-Hyun,Yee, Dae-Su 한국광학회 2006 한국광학회지 Vol.17 No.1

We have extracted an optical clock signal from a return-to-zero(RZ) pseudorandom bit sequence(PRBS) and non-return-to-zero(NRZ) PRBS data in a pulsation multi-section laser diode with DFB reflector. The ms timing jitter achieved less than 1 ps for the input 11.727 Gbit/s RZ PRBS and NRZ PRBS data. The PRE data wasconverted from the NRZ data using an NRZ to pseudo-return to zero(PRZ) converter module. The optical clock was extracted from the PRZ data which contains the clock components. Although the input PRZ data gives a timing jitter of 2 ps, the extracted clock has timing jitter of ${\~}$1 ps. DFB 반사기가 집적된 다중전극 레이저 다이오드에 Return-to-zero (RZ) pseudorandom bit sequence (PRBS) 데이터와 nonreturn-to-zero (NRZ) PRBS 데이터를 주입하여 이 신호로부터 광 클럭 신호를 추출하였다. 11.727 Gbit/s RZ PRBS 데이터와 NRZ PRBS 데이터로부터 재생된 광 클럭의 root-mean-square (rms) 타이밍 지터 (timing jitter)는 약 1 ps 정도로써 아주 우수한 결과를 얻어냈다. NRZ PRBS 데이터로부터 pseudo return-to-zero (PRZ) 데이터로 포맷변환을 구현하고, 클럭 성분을 갖고 있는 PRZ 신호를 이용하여 광 클럭을 추출하였다. 입력 PRZ데이터 신호의 rms 타이밍 지터는 2ps 이상일지라도 이로부터 추출해 낸 광 클럭의 rms 타이밍 지터는 1ps 정도의 좋은 특성을 얻어냈다.

모드 잠금 Cr⁴⁺:YAG 레이저로부터 발생된 초 광대역 광원을 이용한 광통신 파장 영역의 표준 가스의 흡수스펙트럼

이종민,전민용,유한영,서호성,Lee, Jong-Min,Jeon, Min-Yong,Ryu, Han-Young,Suh, Ho-Suhng 한국광학회 2008 한국광학회지 Vol.19 No.1

적외선 영역에서 극초단 펄스 폭을 갖는 $Cr^{4+}$:YAG 레이저를 광자 결정 광섬유에 입사하여 초 연속 스펙트럼을 갖는 광원을 얻어냈다. 이 광원을 이용하여 광통신 파장 영역에서 많은 흡수 전이선을 갖는 아세틸렌($^{12}C_2H_2$) 및 시안화 수소($H^{13}C^{14}N$) 분자의 흡수 스펙트럼을 측정하였다. 초 연속 스펙트럼을 얻기 위해 펌핑 광원으로 모드 잠금된 $Cr^{4+}$:YAG 레이저를 사용하였다. 모드 잠금된 $Cr^{4+}$:YAG 레이저는 중심파장이 1510 nm 대역에서 반복률이 100 MHz이고, 펄스폭은 75 fs이다. 모드 잠금된 $Cr^{4+}$:YAG 레이저 출력을 20 m의 광자 결정 광섬유에 집속시켜 진폭변동이 ${\pm}5dB$이하에서 400 nm 이상의 평탄한 초 연속 스펙트럼을 얻었으며, 전체적으로 한 octave 이상의 초 광대역 광원을 얻었다. 이 광원을 이용하여 50개 이상의 흡수 전이선을 갖는 아세틸렌 분자($^{12}C_2H_2$)와 시안화 수소 분자($H^{13}C^{14}N$)의 흡수 스펙트럼을 측정하고, Voigt 곡선 맞춤을 이용하여 Lorentian 성분의 흡수 선폭을 각각 측정하였다. 이와 같은 초 광대역 광원의 스펙트럼을 이용하면 O, S, C, L 밴드와 같은 대역에 존재하는 분자의 흡수 스펙트럼 측정에 있어 유용하게 사용될 수 있다. We report on the measurements of absorption spectra from acetylene ($^{12}C_2H_2$) and hydrogen cyanide ($H^{13}C^{14}N$) for wavelength reference in the C-band (conventional band) region using a supercontinuum optical source generated from a mode-locked $Cr^{4+}$:YAG laser. The center wavelength of the mode-locked $Cr^{4+}$:YAG laser was 1510 nm and the pulse duration was 75 fs at 100 MHz repetition rate. The supercontinuum source achieved a flatness of ${\pm}5dB$ over a wavelength range of more than 400 nm, using a 20 m long photonic crystal fiber. The measured absorption spectra from acetylene ($^{12}C_2H_2$) and hydrogen cyanide ($H^{13}C^{14}N$) had more than 50 lines and were analyzed for wavelength standardization.

분광 영역 모드록킹 레이저를 이용한 공진형 광섬유 격자 센서

최병권,전민용,Choi, Byeong Kwon,Jeon, Min Yong 한국광학회 2012 한국광학회지 Vol.23 No.5

We report a resonance fiber Bragg sensor interrogation based on a Fourier domain mode-locking (FDML) laser. The FDML laser is constructed based on a conventional ring laser cavity configuration with fiber Fabry-Perot tunable filter (FFP-TF). There are two sensor parts which are composed with two FBGs inside the laser cavity. Each sensor part provides a separate laser cavity for the FDML laser. The resonance frequencies of the laser cavities are 46.687 kHz and 44.340 kHz, respectively. We applied a static and a dynamic strain on the FBG sensor system. The slope coefficients of the measured relative wavelength shift and relative time interval from the static strain are found to be $0.61pm/{\mu}{\epsilon}$ and $0.8ns/{\mu}{\epsilon}$, respectively. 본 논문은 분광 영역 모드록킹(Fourier domain mode-locking: FDML) 레이저를 기반으로 공진형 광섬유 격자 센서를 구현한 결과를 보고한다. FDML 레이저는 파브리-페롯 가변 필터를 이용하여 링 형태로 구성하며, 레이저 공진기 안에 광섬유 격자 2개를 한 쌍으로 하여 센서부 2개를 삽입한 구조이다. 광섬유 격자는 반사 거울 역할을 하며, 광섬유 격자의 위치에 따라 독립된 FDML 레이저 공진기를 구성한다. 각각 센서부의 공진 주파수는 46.687 kHz 와 44.340 kHz이다. FBG 센서 시스템에 정적 및 동적 스트레인을 가하였으며, 정적 스트레인에 대해 파장 영역과 시간 영역에서 측정된 스트레인에 대한 변화율은 각각 $0.61pm/{\mu}{\epsilon}$, $0.8ns/{\mu}{\epsilon}$ 이다.

광자 결정 광섬유에서 펌프광원의 파장과 입력파워에 따른 초 광대역 광원 발생의 특성

김종두,이기주,전민용,안성준,최용규,Kim, Jong-Doo,Yee, Ki-Ju,Jeon, Min-Yong,Ahn, Seong-Joon,Choi, Yong-Gyu 한국광학회 2005 한국광학회지 Vol.16 No.6

본 논문은 광자 결정 광섬유에서 100 fs의 펄스 폭을 갖는 펌프 광원의 파장과 입력파워에 따른 초 광대역 광원 생성에 대해 실험적으로 연구하였다. 적절한 파라미터들을 조절함으로써 광 스펙트럼 진폭의 균일함이 10 dB 이내에서 약 750 nm의 스펙트럼 폭을 갖는 초 광대역 광원을 얻어냈다. 사용한 광자 결정 광섬유의 길이는 2 m였고, 펌프광원으로는 모드 록킹된 Ti:Sapphire laser를 사용하였다. 또한, 펌프 광원의 여러 가지 변수들을 바꿔줌으로써 초 광대역 광원의 다양한 스펙트럼 현상을 조절할 수 있었다. We have experimentally studied supercontinuum generation in a photonic crystal fiber as a function of pump wavelength and intensity with 100 fs pulsewidth. A supercontinuum over 750 nm spectral width with amplitude variation less than 10 dB has been achieved. It was generated by coupling femtosecond pulses from a mode-locked Ti:Sapphire laser into a 2 m long photonic crystal fiber. Adjusting the parameters of the pump source, it was also possible to control different spectral features of the supercontinuum radiation.

광섬유 브라그 격자를 이용한 퓨리어 영역 광 결맞음 단층 촬영에서의 파수영역 선형화

이병창,엄태중,전민용,Lee, Byoung-Chang,Eom, Tae-Joong,Jeon, Min-Yong 한국광학회 2011 한국광학회지 Vol.22 No.2

반도체 광 증폭기와 파브리-페롯 가변 필터를 이용한 파장 훑음 레이저 기반 광 결맞음 단층 촬영을 구성하고, 이로부터 선명한 이미징을 얻기 위한 파수 영역 선형화를 구현하였다. 파수 영역 선형화는 5 개의 서로다른 공진 파장을 가진 광섬유 격자로 이루어진 어레이를 이용하여 보간법으로 수행하였다. 샘플단의 1 mm 깊이에서 파수 영역 선형화를 수행한 후 점 분포 함수(point spread function)로부터 측정한 SNR(signal-to-noise ratio)은 12 dB 향상된 값을 얻어냈다. 또한 파수 영역 선형화 전과 후에 대해 슬라이드 글라스를 이용하여 OCT 이미징을 얻어낸 결과 파수 영역 선형화가 매우 잘 되었음을 확인할 수 있었다. We demonstrate a k-domain linearization using a fiber Bragg grating (FBG) array for Fourier domain optical coherence tomography based on a wavelength swept laser. The k-domain linearization is carried out with an interpolation method using a FBG array with five FBGs. The measured signal-to-noise ratio from the point spread function after k-domain linearization is 12 dB improved over that of without k-domain linearization at the 1 mm depth of the sample. Clear OCT imaging of the slide glass with k-domain linearization could be obtained.

1300 nm 대역 파장 훑음 레이저의 훑음 주파수에 따른 출력 특성

이병창,오민현,전민용,Lee, Byoung-Chang,Oh, Min-Hyun,Jeon, Min-Yong 한국광학회 2009 한국광학회지 Vol.20 No.3

We demonstrate a ring type wavelength swept laser incorporating a fiber Fabry-Perot tunable filter in a laser cavity using 1300 nm semiconductor optical amplifier as a gain medium. The output characteristics of the wavelength swept laser according to the applied scanning frequencies are analyzed in the temporal and spectral domain. The output of the wavelength swept laser decreases dramatically as the scanning frequency increases. And there is a significant peak power imbalance between the forward scan and the backward scan as the scanning frequency increases. Its use in practical applications might be limited. 광섬유 일체형으로 된 파브리-페롯 가변 필터를 레이저 공진기에 삽입하고, 1300 nm 대역의 반도체 광 증폭기를 이득매질로 이용하여 링 공진기 형태의 파장 훑음 레이저를 구현하였다. 파장 훑음 레이저의 훑음 주파수에 따른 레이저 출력 특성을 시간영역과 파장영역에서 분석하였다. 파장 훑음 주파수가 증가하면 레이저 출력이 급격하게 줄어들고, 훑음 반치폭도 감소한다. 또한 훑음 주파수 증가에 따라 전방 훑음과 후방 훑음의 광 세기가 비대칭으로 나타나며, 실제 응용 시스템에 적용할 수 있는 제한요소로 작용한다.

폴리머 도파로 브라그 격자를 이용한 단일 파장 가변 광섬유 레이저의 출력 특성 연구

최병권,변종현,서준규,이학규,전민용,Choi, Byeong Kwon,Byun, Jong Hyun,Seo, Jun Gyu,Lee, Hak Kyu,Jeon, Min Yong 한국광학회 2015 한국광학회지 Vol.26 No.6

본 논문은 폴리머 광 도파로 기반의 브라그 격자(Polymer waveguide Bragg grating: PWBG) 파장 필터를 광섬유 레이저 공진기 내부에 삽입하여 단일 파장 가변 레이저를 구현하고, 주위 온도 및 공진기 내부의 편광 상태의 변화에 대한 출력 특성을 연구한 결과에 대해 보고한다. 레이저 공진기 내부에 있는 PWBG 파장 필터에 0 mW에서 100 mW의 전력을 인가해 주었을 때 레이저에서 발진하는 파장은 1548.24 nm에서 1531.95 nm까지 약 16.29 nm를 가변할 수 있었으며, 이 때 slope efficiency는 약 -0.16 nm/mW였다. 레이저 공진기 안의 편광을 적절하게 조절하면 모든 파장 가변 범위에서 35 dB 이상의 SMSR(side mode suppression ratio)을 얻을 수 있었다. 레이저 공진기 외부의 온도가 변화하면 발진하는 파장이 변하는 것을 알 수 있었다. 따라서 PWBG 파장 필터를 이용하여 안정된 파장 가변 레이저를 구현하기 위해서는 PWBG 파장 필터의 온도 안정화가 필요하며, 또한 편광에 대한 영향을 최소화하기 위해서는 레이저 공진기를 편광유지 광섬유로 구성해야 한다. We report the characteristics of a single-wavelength-tunable fiber laser using a polymer waveguide Bragg grating (PWBG) wavelength filter. The output of the laser depends on environmental conditions, such as temperature and polarization states in the laser cavity. Wavelength tuning can be achieved, about 16.29 nm from 1548.24 nm to 1531.95 nm, according to the electric power applied to the PWBG wavelength filter. The achieved efficiency slope is about -0.16 nm/mW. A side-mode suppression ratio (SMSR) of more than 35 dB can be obtained by adjusting the polarization state in the laser cavity. A stable wavelength-tunable fiber laser can be achieved using the PWBG wavelength filter with a TEC module and a polarization-maintaining fiber.

다면체 거울 스캐닝 파장 필터를 이용한 파장 훑음 레이저의 출력 특성

고명옥,김남제,한상필,박경현,이봉완,전민용,Ko, Myeong Ock,Kim, Namje,Han, Sang-Pil,Park, Kyung Hyun,Lee, Bong Wan,Jeon, Min Yong 한국광학회 2014 한국광학회지 Vol.25 No.2

본 논문에서는 두 개의 반도체 광 증폭기 (SOA)와 다면체 거울 스캐닝 파장 필터를 이용한 파장 훑음 레이저의 특성을 보고한다. 파장 훑음 레이저의 출력 세기 및 파장 훑음 범위는 레이저 공진기에서 두 개의 SOA와 출력 광 커플러의 위치 및 커플링 비율에 의존한다. 본 연구에서는 크게 두 가지 광 배열에 대해 출력 광 커플러의 커플링 비율을 10%, 30%, 50%, 70%, 90%로 바꾸어 가면서 파장 훑음 속도에 따른 파장 훑음 범위와 광 출력을 비교 분석하였다. 두 SOA 사이에 광 커플러를 둔 최적화된 배열에서 비교적 높은 출력과 넓은 파장 훑음 범위를 얻을 수 있었다. 이 배열에서는 출력 광 커플러의 커플링 비율이 증가함에 따라 광 출력도 증가하는 것을 볼 수 있었다. 이러한 결과는 다면체 거울 스캐닝 필터를 이용하여 파장 훑음 레이저를 제작할 때 최적의 레이저 공진기 구성에 많은 도움이 될 것으로 기대한다. We report the characterization of a wavelength-swept laser (WSL) using a polygon-based wavelength scanning filter and two semiconductor optical amplifiers (SOAs). The output intensity and scanning bandwidth of the WSL depend on the position of the two SOAs in the laser cavity and the coupling ratio of the output fiber coupler. The outputs of the WSL are characterized for coupling ratios of 10%, 30%, 50%, 70%, and 90% for the output fiber coupler. In the setup in which the output fiber coupler is located between the two SOAs, high output power and wide scanning bandwidth can be achieved with an optimized configuration. Using the optimized configuration of the WSL, the intensity increases with the coupling ratio. These results can be used to construct an optimized WSL using the polygon-based wavelength scanning filter.

광섬유 브래그 격자 센서가 있는 광섬유 라인에 라만 OTDR을 이용한 분포 온도 및 변형률 측정 가능성에 대한 연구

권일범(Il-Bum Kwon),변종현(Jong-Hyun Byeon),전민용(Min-Yong Jeon) 한국비파괴검사학회 2016 한국비파괴검사학회지 Vol.36 No.6

한 개의 감지 광섬유 라인으로 분포 온도와 몇 개의 변형률을 측정할 수 있는 새로운 광섬유 센서연구를 수행하였다. 분포 온도는 감지 광섬유의 라만 안티-스토크스 산란광을 시간영역 반사계(OTDR: optical time domain reflectometry)로 측정하고, 변형률은 광섬유 브래그 격자(FBG: fiber Bragg grating)를 사용하여 측정하였다. 분포 온도는 4 km의 단일 모드 광섬유의 감지 광섬유로부터 안티-스토크스 후방 산란광을 양방향에서 취득하고 새로이 고안된 수식으로 온도를 계산하였다. 온도 실험은 감지 광섬유의 중간쯤에서 약 50 m의 광섬유 부분의 온도를 30℃부터 70℃까지 10℃ 간격으로 변화시키면서 실험한 결과 온도 측정 오차 범위는 0.50℃이하로 확인되었다. 또한 감지 광섬유에 설치된 FBG는 변위 스테이지로 변형시키고 파장 변화를 광학 스펙트럼 분석기로 측정한 결과 각각 0.10 nm, 0.17 nm, 0.29 nm, and 0.00 nm를 얻었다. 이러한 파장이동은 각각 85.76µϵ, 145.55 µϵ, 247.86µϵ, 0.00 µϵ에 해당되었다. In this study, we propose a novel fiber optic sensor to show the measurement feasibility of distributed temperature and strains in a single sensing fiber line. Distributed temperature can be measured using optical time domain reflectometry (OTDR) with a Raman anti-Stokes light in the sensing fiber line. Moreover, the strain can be measured by fiber Bragg gratings (FBGs) in the same sensing fiber line. The anti-Stokes Raman back-scattering lights from both ends of the sensing fiber, which consists of a 4 km single mode optical fiber, are acquired and inserted into a newly formulated equation to calculate the temperature. Furthermore, the center wavelengths from the FBGs in the sensing fiber are detected by an optical spectrum analyzer; these are converted to strain values. The initial wavelengths of the FBGs are selected to avoid a cross-talk with the wavelength of the Raman pulsed pump light. Wavelength shifts from a tension test were found to be 0.1 nm, 0.17 nm, 0.29 nm, and 0.00 nm, with corresponding strain values of 85.76µϵ, 145.55µϵ, 247.86µϵ, and 0.00µϵ, respectively. In addition, a 50 m portion of the sensing fiber from 30℃ to 70℃ at 10℃ intervals was used to measure the distributed temperature. In all tests, the temperature measurement accuracy of the proposed sensor was less than 0.50℃.